陜西歷史博物館是壹座綜合性歷史類博物館。
開館以來，舉辦了各種形式的陳列展覽，從多角度、多側面向廣大觀眾揭示歷史文物的豐富文化內涵，展現華夏民族博大精深的文明成就。
館區占地65000平方米，建築面積55，600平方米。
文物庫區面積8000平方米，展廳面積11600多平方米，展線總長2300米。
整個陳列分為序言廳、基本陳列、專題展覽、臨時展覽和已開辟為國際畫廊的中央大廳等幾個部分。
陜西歷史博物館基本陳列《陜西古代文明》，於2008年3月正式開放，以歷史進程為線索，選取各時代的典型文物進行組合陳列，來揭示陜西地區古代社會文明發展狀況。
該陳列展廳面積4600平方米，***三個展室，分為七個部分（史前、周、秦、漢、魏晉南北朝、隋唐、宋元明清），精選的2000余件珍貴文物包括：反映古代先民生活情景和藝術追求的豐富多姿的彩陶器皿，反映周人興起與鼎盛的青銅器，反映秦掃六合統壹天下氣勢的青銅劍、經機、兵馬等，以及顯示秦漢奮發崛起精神的鋼建築構件、大型瓦當，還有反映封建盛世繁榮景象的精美的唐代金銀器和唐三彩等，並配以遺址模型、圖表、照片等輔助展品。
系統地展現了自115萬年前至1840年陜西地區的古代歷史。
由於中國古代社會周、秦、漢、隋、唐幾個盛期都是在陜西地區建都，所以該陳列以這幾個時期為重點，既突出反映了陜西地區古代燦爛的文化，也反映了這幾個時期中國社會經濟文化發展的最高水平。
作為綜合性歷史博物館，陜西歷史博物館的陳列主要分為基本陳列、專題陳列、臨時陳列三部分。
基本陳列為陜西古代史陳列。
它以時代為序，將陜西古代史分為史前、周、秦、漢、魏晉南北朝、隋唐、宋元明清7個部分，用約2000件文物形象、系統地展現了陜西自舊石器時代早期的藍田人至鴉片戰爭壹百多萬年的發展過程。
專題陳列是學術性、專業性較強並圍繞著某壹主題而舉辦的不定期展覽。
臨時陳列是基本陳列和專題陳列的補充，具有周期短、內容豐富、常看常新的特點，同時它又是壹個文化交流場所、博物館面對社會的文化窗口。
第壹單元——《人猿揖別》，以距今115萬年前的藍田猿人、大荔人、西安半坡、臨潼姜寨等先民遺存，再現了中華民族生機勃勃的童年和文明的曙光。
第二單元——《鳳鳴岐山》，以陜西作為西周王都擁有的豐富遺跡、遺物，展示了中國早期國家的政治制度、經濟形態尤其是倫理精神以及青銅鑄造技術。
第三單元——《東方帝國》，重點展示以兵馬俑為代表的秦文物，以磅礴的氣勢和鮮明的軍事特征，表現了秦帝國垂範後世的制度文明，以及積極進取、壹統河山的時代精神。
第四單元——《大漢雄風》，以漢都長安、漢家陵闕和典型漢代文物如漢金餅、西漢“皇後之璽”玉印、西漢鎏金銀竹節銅熏爐、西漢彩繪雁魚銅燈、西漢彩繪陶鐘、漢醬釉綠彩雲紋陶奩、西漢彩繪騎兵俑、西漢上林銅鑒等，展示了中國古代社會發展的第壹個高峰——漢代繁榮的經濟、文化、對外開放與交往，彰顯其開放進取、開拓強盛的時代風貌。
第五單元——《沖突融合》，以陜西豐富精美的農業民族與草原民族的文化遺存及宗教文物，如漢金怪獸、晉“晉歸義羌王”金印、西魏獨孤信多面體煤精組印、十六國靈華紫閣服乘金錯泥筩、北魏彩繪騎馬吹號角俑、南北朝彩繪持盾胡人武士俑、北魏鎏金佛菩薩三尊銅像等，表現了民族大融合、佛教東漸以及文化藝術的繁榮與特征。
第六單元——《盛唐氣象》，通過隋唐時代典型遺存，展示了中國古代最鼎盛時期的文化風貌，當時世界上最為繁華的國際大都會長安，和溝通東西方交流的絲綢之路，以及隋唐文化兼收並蓄、創新發展而達到的前所未有的高度。
第七單元——《告別帝都》，展示了唐以後，作為西部重鎮和西北區域中心的陜西，依然獨具魅力的文化創造和精神傳承。
唐墓壁畫是陜西歷史博物館獨具特色的珍貴藏品，***有20多座唐墓的壁畫精品近600幅，達1000多平方米。
其中5件（組）18幅被國家定為國寶級，69件（組）82幅被定為壹級品。
唐墓壁畫以風格獨特的建築、簡約傳神的人物、特色鮮明的器物、簡潔明快的山水等，描繪了當時的儀禮規範、生活習俗、服飾特色、娛樂方式與建築風格，是研究唐代社會生活尤其是貴族生活和精神追求的重要形象資料。
唐代壁畫珍品館是陜西省 *** 確定的文物旅遊方面的重點項目，位於陜西歷史博物館東展館地下壹層，總投資7300多萬元（其中省 *** 補助資金為1800萬元人民幣，意大利 *** 軟貸款400余萬歐元和贈款100萬歐元），建築面積4200平方米，其中展廳面積3400平方米，展線總長約800米。
上展包括章懷太子墓客使圖、馬球圖、狩獵出行圖，懿德太子墓闕樓圖、儀仗圖，永泰公主墓宮女圖在內的壁畫珍品97幅；以及輔助文物18件組，其中有些是上展壁畫墓出土，有些則與畫面內容有關。
為了便於觀眾比較唐墓壁畫和唐代傳世繪畫，還專門選出唐代前後的傳世名畫復制品作為輔助展品。
1970年10月，西安南郊的何家村、唐長安城興化坊所在地，基建施工時窖藏出土了兩個陶甕和壹個提梁罐，1000多件深埋地下上千年的金銀器、玉器、貴重藥物、中外錢幣、銅器展露“真容”。
唐代是中國古代最強盛的時代，而金銀器、玉器又是唐代工藝美術的代表，盛唐時期的何家村窖藏可稱得上“皇冠上的明珠”，也有專家稱其為“何家村遺寶”、“大唐遺寶”，它與西方著名的考古發現“阿姆河遺寶”相對應，成為20世紀中國重大考古發現。
“大唐遺寶——何家村窖藏出土文物展”在陜西歷史博物館西廳已展陳6年，接待了來自世界各地的260萬遊客。
珍品展示區是展覽最重要的部分，展示何家村出土玉器、寶石等器物30余件組，包括陜西歷史博物館的“鎮館之寶”獸首瑪瑙杯；同時還展出了窖藏出土金、銀、銅幣466枚，時代上迄戰國，下至唐代，還有日本銀幣、波斯薩珊銀幣和東羅馬金幣，時代跨度千余年。
據陳列人員介紹，這些出土文物價值估算為3830萬錢，相當於150萬男丁壹年向唐 *** 繳納的租粟。
陜西歷史博物館每年還推出6—7個大型臨時展覽，如《驍騰萬裏——中國古代馬文化展》。
展覽由陜西歷史博物館主辦，新疆博物館和甘肅博物館、山西博物院、青海省博物館等全國14家文博單位***同協辦，挑選了最具各地特色關於馬的文物精品。
該展匯集歷代有關馬的文物精品150余件，有陜西歷史博物館的秦鞍馬、唐三彩鞍馬、新疆 *** 爾自治區博物館的唐彩繪泥鞍馬、青海省湟中縣博物館的北朝胡僧騎馬俑、甘泉縣博物館的商代青銅馬、富平縣文廟博物館的唐代馬術俑等，通過“馬的馴養”、“馬與交通”、“馬與戰爭”、“馬與娛樂”、“馬與藝術”等五個單元，讓觀眾真實地了解馬在古代的生產、生活、交通、運輸、軍事、文化等方面所起的作用，從不同的角度展示中國古代馬文化的方方面面。
《巧手良醫——陜西歷史博物館文物保護修復工作展》，是以文物保護修復工作為主題的專題性展覽，主要展示多年來在文物保護修復工作方面的舉措，展示文物保護修復的理念、方法和技術。
壹直以來博物館的展覽多以文物展覽為主，雖也有征集文物展、考古發掘文物展等博物館或文博行業業務相關工作展，但仍是以文物為主體。
事實上，文物保護是博物館的壹項重要職能，也是博物館最核心的業務工作。
隨著文物保護事業的發展，社會對文物保護的關註也不斷加大，為了更好的向社會介紹文物保護工作，展示各類材質文物保存、收藏、保護的復雜性，揭示文物保護技術的內涵和面臨的挑戰，陜西歷史博物館籌辦了《巧手良醫――陜西歷史博物館文物保護修復工作展》。
展覽內容和形式都有別於其他傳統的展覽，其特殊性可以用“三三壹”來概括，即三個參觀階段、三個展覽部分來體現壹個主題。
三個階段為實驗室觀摩、上展過程體驗、展覽公開參觀。
三個部分分為文物修復工藝、文物科學認知、預防性保護三個主題單元。
壹個主題即是體現文物保護工作不神秘，它和人人有關，每個人的行為都會影響到文物保護。
該展覽首次啟動於2013年8月20日，分為三個階段，其中實驗室觀摩階段已於2013年8月1日啟動，上展過程體驗階段已於2013年8月9日啟動。
8月20日為展廳展覽階段正式啟動，面向公眾開放。